关于某电控式空氧混合器的线性化讨论

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1、关于某电控式空氧混合器的线性化讨论导读：某电控式空氧混合器的线性化讨论是一篇相关混合器和方程的论文范文格式标准，免费分享阅读下载是对毕业生写作论文有着参考意义。（南京理工大学1。机械工程学院2。教育实验学院，江苏南京210094）摘要：文章根据某电控机械式空氧混合器的案例，首先对其输入输出的线性化进行了讨论，给出了真实输入输出关系与线性修正的对比曲线.然后以此分析过程为基础，根据误差找出影响线性程度四个一般性的主要素，分别为当量内径、型腔内径、孔出流速度及输出气体（呼吸用气体）流量.最后讨论素对线性化误差度的影响，为其进一步设计提供了

2、一些参考.关键词：空氧混合器电控机械式线性化误差度对比曲线　　文献标识码：A中图分类号：TH789　　：10092374（2015）01009103　　DOI：10。13535/j。ki。114406/n。2015。0046呼吸机是当前必备的抢救设备和延长病人生命的重要医疗器械，而空氧混合器（又称氧浓度调节器）实现空气和氧气按给定比例混合，经过处理输入到患者体内，维持患者呼吸的需要，呼吸机的整体结构中占有重要地位.当今世界上空氧混合器的主流是微电子控制其主要包括两类：一是通过两个电子流量阀来分别控制空氧流量二是利用电磁阀岛技术，让流量

3、保持不变，而改变开启阀门的时间，从而控制空氧比例.然而，电控机械式的空氧混合器采用新旧结合的办法，生产价格低，结构上较简单，故精度要求不是很高的情况下仍能发挥作用.张广林等人对某使用阀芯移动方法来改变空氧流量比例的电控机械式的空氧混合器结构作了改进，使步进电机的控制量和氧浓度间的关系更趋于线性，提高了整个系统的响应能力.本文主要对该空氧混合器的输入输出关系进行建模，然后从线性化角度分析，力求找出影响其线性程度的主要素进行讨论，从而提出针对性的改进意见.1　数学模型建立由于是针对文献[1]中的空氧混合器作的讨论，故首先给出其内部结构示意

4、，下图1示：首先明确，输入量为阀芯移动次数，输出量为氧浓度.需要指出的是，整个空氧混合器中，氧气和空气都以较快的速度通过输入孔，而均被压缩，引起密度变化，此处则按照体积分数计算氧浓度，考虑空气与氧气的压缩状态相，以简化氧浓度的分析.为了得出输出气体氧浓度与阀芯移动次数的关系式，首先确定出氧气浓度与空气和氧气进口流量的基本关系，然后根据空气和氧气进口流量与阀芯移动次数的关系导出需要的数学模型.采用的阀芯图2示.1。1　输出气体氧浓度数学模型设空气的进口流量为QAIR，氧气的进口流量为QO2，输出气体的氧气浓度为PaP0喷嘴前的绝对压原创

5、出处：lunm/min取Φ=20%，P=0。08MPa，P0=0。15MPa，T0=300K，代入方程（2），得：根据参考文献[1]，涉及的步进电机每次使芯轴移动的距离s为0。03mm本篇关于某电控式空氧混合器的线性化讨论论文范文综合参考评定下度:最新标题、型腔内径d为11mm.主芯轴的结构斜面与型腔内部产生的径向空间用于氧气通行，当氧气流量改变时，混合氧浓度也不断变化，从21%到100%连续变化，1%为一个档位，对应主芯轴移动一次，下图3：根据参考文献[1]混合器和方程论文范文格式标准得氧气出口的有效截面积Sk（mm2）关于角度α和

6、移动次数k的关系式为：结合方程（3），代入型腔内径d=11mm，s=0。03mm，得第k次氧气流量Qk（L/min）为：考虑到k=80时，氧浓度刚等于100%，即氧气流量为40L/min，故得结构约束方程：解得：tanα=0。068或4。515，考虑内部机构混合型腔，主芯轴斜面相对于型腔内部边缘径向距离约束：故取解0。068，即α=3。9°，代入方程（4）中得：上式即氧气流量Qk与主芯轴移动次数k的关系.1。3　氧浓度in，对方程（8）变形得：由于0。00204k的值不超过0。1632，相比于11很，忽略，故方程（8）中略去二阶量，简

7、化为：见，该表达式为斜率0。01的线性方程，且斜率表示每次移动主阀芯产生的输出氧浓度变化梯度.方程（9）和（10）的曲线对比图4示.从图4见，两条曲线几乎重合，表明该系统近似于线性.为了量化近似精度和线性程度，定义误差度E，误差度E=

8、真实值近似值

9、/真实值.2　模型的参数讨论鉴于上述案例分析线性程度影响素，设不考虑电机非线性影响.由于线性化处理时，误差来自于方程（9）中的二次项，故只讨论影响该二次项的素即.若设方程（9）中k的系数为D（即s与tanα乘积，认为是阀芯单次移动改变的间隙值），则D与d的比值，对二次项产生影响，设为当量内

10、径m.接下来根据方程（6）知，当量内径m、型腔内径d（案例值为11mm）、孔出流速度v（案例值为7。2）及输出气体流量QZ（案例值为40L/min）是主要影响素.2。1　误差度的简化对于方程（6），代入影响素符号，参数化